川西坳陷優(yōu)質(zhì)烴源巖測井定量預(yù)測及分布
——以須家河組五段為例

李 強 袁東山 楊映濤 朱 麗 李定軍

（中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041）

0 引言

隨著川西坳陷陸相勘探的不斷深入，針對該地區(qū)陸相層烴源巖主力層系須家河組五段的研究力度不斷加大，而近年來越來越多的研究表明，陸相含油氣盆地油氣富集程度的高低與優(yōu)質(zhì)烴源巖有密切的關(guān)系［1］。在此之前針對川西坳陷須家河組五段的烴源巖研究，主要結(jié)合實驗分析資料大尺度地開展烴源巖厚度及有機碳含量（TOC）平面展布特征研究，但是由于實驗分析資料有限，很難開展對該地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖的研究。通過利用豐富的測井資料，在建立復(fù)雜巖性巖石粒度中值測井解釋模型的基礎(chǔ)上，采用逐步回歸方法建立了巖性約束下的高精度有機碳含量測井解釋模型，利用模型計算的單井有機碳含量為優(yōu)質(zhì)烴源巖評價及分布奠定了基礎(chǔ)。結(jié)合研究確定了川西坳陷須家河組五段優(yōu)質(zhì)烴源巖TOC下限標準，建立了優(yōu)質(zhì)烴源巖測井評價標準并在單井上對優(yōu)質(zhì)烴源巖進行了劃分統(tǒng)計，結(jié)合單井有機碳含量測井精細解釋結(jié)果以及區(qū)域沉積演化特征，完成了對川西坳陷須家河組五段各亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖分布的定量預(yù)測與評價。

1 巖性測井識別

川西坳陷須家河組五段巖性總體為灰黑、深灰色、灰色泥頁巖與灰、深灰色粉—細砂巖不等厚—略等厚互層，夾厚度較大的粉—細砂巖，以及薄層粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，縱向上巖性快速復(fù)雜變化，通過定性方法較難快速準確地提取出所需的泥頁巖。因此，須建立一個巖性識別測井定量解釋模型。

自然伽馬測井是在井內(nèi)測量巖層中自然存在的放射性核衰變過程中釋放出來的γ射線強度的一種測井方法［2］。由于粒度較細的巖石具有較大的比面，使得它對放射性物質(zhì)有較強的吸附能力，并且粒度較細的巖石沉積時間相對較長，有充分的時間與溶液中的放射性物質(zhì)一起沉淀下來，所以粒度越細的巖石具有更高的放射性。根據(jù)研究區(qū)5口井32塊粒度分析樣品資料，通過測井精細歸位后，分別統(tǒng)計巖石樣品的自然伽馬測量值，計算自然伽馬相對值△GR，并與實驗分析巖石粒度中值繪制散點圖，得到較好的線性關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)達到0.95，具體關(guān)系式如下：

式中，MZ為巖石粒度中值；△GR由式（2）求得。

式中，GR為巖層中的自然伽馬值，API；GRmin為純砂巖自然伽馬值，API；GRmax為純泥巖自然伽馬值，API。

MZ與△GR的關(guān)系如圖1所示，由圖1可知，△GR與巖石粒度中值的確存在良好的線性相關(guān)性，通過建立的巖石粒度中值測井解釋模型對單井進行巖石粒度中值測井預(yù)測，結(jié)合碎屑巖粒度分級標準，可準確識別須家河組五段巖性，從而進行砂泥巖的快速劃分。

圖1 MZ與△GR關(guān)系圖

2 有機碳測井解釋模型

TOC是反映巖石有機質(zhì)豐度最主要的指標。前人在TOC測井預(yù)測方面方法較多，例如體積密度法、自然伽馬能譜法、△LgR法等［3］，而針對研究區(qū)須家河組五段烴源巖巖性復(fù)雜這種情況，利用單線性預(yù)測手段難以準確預(yù)測研究區(qū)TOC。筆者考慮多種影響因素，篩選出對TOC敏感的測井參數(shù)，結(jié)合實驗分析巖石粒度中值資料，建立TOC多元線性回歸模型。

通過對新場須家河組五段取心井巖心分析TOC與巖心描述、巖性剖面的對比分析，剔除砂巖樣品，將暗色泥巖、頁巖、碳質(zhì)頁巖巖心分析TOC值與各測井曲線進行交會分析（圖2）發(fā)現(xiàn)，MZ、聲波時差（AC）、補償密度（DEN）與巖心分析TOC具有較好的相關(guān)性。

圖2 巖心分析TOC與測井曲線交會圖

利用MZ、AC、DEN分別與巖心分析TOC建立多元線性關(guān)系，逐步回歸分別得到巖性約束和非巖性約束的須家河組五段烴源巖TOC測井多元線性回歸模型。圖3為巖心分析TOC與兩種多元線性回歸模型結(jié)果交會圖，從兩種模型的回判結(jié)果可以看出，巖性約束下的TOC測井多元回歸模型具有更高的回判精度，其R2達到0.782。非巖性約束下的TOC測井多元回歸模型回判精度R2為0.715。從XY1井有機碳含量測井解釋成果及優(yōu)質(zhì)烴源巖劃分圖（圖4）也可以看出，巖性約束下的TOC多元回歸模型計算的TOC值與巖心分析TOC具有較高的吻合度，說明所建立的模型在川西坳陷須家河組五段是具有普遍適用性的，因此可將該模型應(yīng)用于單井TOC精細測井解釋中，為優(yōu)質(zhì)烴源巖測井評價標準和平面預(yù)測奠定基礎(chǔ)。其模型如下：

圖3 巖心分析TOC與兩種多元線性回歸模型結(jié)果交會圖

圖4 XY1井有機碳含量測井解釋成果及優(yōu)質(zhì)烴源巖劃分圖

3 優(yōu)質(zhì)烴源巖測井評價標準

利用建立的川西坳陷須家河組五段巖性約束下的TOC測井多元回歸模型對研究區(qū)單井進行TOC精細解釋，結(jié)合排氣量與TOC交會圖法［4］、累計TOC貢獻與累計厚度貢獻交會圖法綜合確定的川西坳陷須家河組五段優(yōu)質(zhì)烴源巖下限（優(yōu)質(zhì)烴源巖TOC大于1.8%），通過GR與AC和GR與DEN對優(yōu)質(zhì)烴源巖和非優(yōu)質(zhì)烴源巖分類進行交會分析（圖5），建立了川西坳陷須家河組五段優(yōu)質(zhì)烴源巖測井評價標準，整體看來，該段優(yōu)質(zhì)烴源巖具有高自然伽馬（GR值大于85 API）、高聲波時差（AC值大于80 μs／ft）、低補償密度（DEN值小于2.43 g／cm3）和較高的電阻率（RD值大于10 Ω·m）。利用川西坳陷須家河組五段優(yōu)質(zhì)烴源巖測井評價標準以及各井TOC測井解釋結(jié)果，得到各井川西坳陷須家河組五段優(yōu)質(zhì)烴源巖劃分結(jié)果（圖4）。

圖5 優(yōu)質(zhì)烴源巖與非優(yōu)質(zhì)烴源巖測井交會分析圖

4 優(yōu)質(zhì)烴源巖分布特征及評價

在川西坳陷須家河組五段有機碳含量測井精細解釋的基礎(chǔ)上，結(jié)合建立的優(yōu)質(zhì)烴源巖測井評價標準，可以對單井縱向上優(yōu)質(zhì)烴源巖段進行定量預(yù)測及劃分，在單井優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度統(tǒng)計后，得到研究區(qū)各層系優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度等值線圖（圖6），并對川西坳陷須家河組五段優(yōu)質(zhì)烴源巖縱橫向分布特征進行評價。平面上，各亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度均是從南至北逐漸變??；縱向上，優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育層段主要集中在須家河組五段中亞段，其中在須家河組五段中亞段成都凹陷南部地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度達到100 m以上，大邑地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度在50～70 m，新場地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度也達到了30～50 m。川西坳陷須家河組五段優(yōu)質(zhì)烴源巖測井定量預(yù)測及評價工作，為后期川西陸相層系的資源評價和有利區(qū)帶的預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。

圖6 川西坳陷須家河組五段中亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度等值線圖

5 結(jié)論

1）利用△GR與實驗分析巖石粒度中值交會建立的巖性識別測井解釋模型，結(jié)合碎屑巖粒度分級標準，可準確識別須家河組五段巖性，從而進行泥頁巖識別。

2）通過篩選敏感性參數(shù)，利用多元線性回歸方法，逐步回判建立了巖性約束下高精度的有機碳測井解釋模型。

3）通過交會分析建立了川西坳陷須家河組五段優(yōu)質(zhì)烴源巖測井評價標準：高自然伽馬（GR值大于85 API）、高聲波時差（AC值大于80 μs／ft）、低補償密度（DEN值小于2.43 g／cm3）和較高的電阻率（RD值大于10 Ω·m）。

4）川西坳陷須家河組五段各亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖平面上從南至北逐漸變薄，縱向上各地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖主要集中在須家河組五段中亞段。

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